Des scientifiques de l'Université technologique de Nanyang (NTU Singapour) ont inventé une nouvelle façon d'administrer des médicaments anticancéreux en profondeur dans les cellules tumorales.

Les scientifiques du NTU créent des bulles de gaz de petite taille recouvertes de particules de médicaments anticancéreux et de nanoparticules d'oxyde de fer, puis utilisez des aimants pour diriger ces bulles afin qu'elles se rassemblent autour d'une tumeur spécifique.

L'échographie est ensuite utilisée pour faire vibrer les microbulles, fournissant l'énergie pour diriger les particules de médicament dans une zone ciblée.

Cette technique innovante a été développée par une équipe pluridisciplinaire de scientifiques, dirigé par le professeur adjoint Xu Chenjie de la Faculté de génie chimique et biomédical et le professeur adjoint Claus-Dieter Ohl de la Faculté des sciences physiques et mathématiques.

Les microbulles de NTU ont été testées avec succès sur des souris et l'étude a été publiée par le Nature Publishing Group dans Asie Matériaux , le meilleur journal pour les sciences des matériaux dans la région Asie-Pacifique.

Surmonter les limites de la chimiothérapie

Professeur adjoint Xu, qui est également chercheur au NTU-Northwestern Institute for Nanomedicine, ont déclaré que leur nouvelle méthode pourrait résoudre certains des problèmes les plus urgents rencontrés dans la chimiothérapie utilisée pour traiter le cancer.

Le principal problème est que les médicaments de chimiothérapie actuels sont largement non ciblés. Les particules de médicament circulent dans la circulation sanguine, endommager les cellules saines et cancéreuses. Typiquement, ces médicaments sont évacués rapidement dans des organes tels que les poumons et le foie, limitant leur efficacité.

Les médicaments restants sont également incapables de pénétrer profondément dans le noyau de la tumeur, laissant certaines cellules cancéreuses en vie, ce qui pourrait conduire à une résurgence de la croissance tumorale.

« La première caractéristique unique de nos microbulles est qu'elles sont magnétiques. Après les avoir injectées dans la circulation sanguine, nous pouvons les rassembler autour de la tumeur à l'aide d'aimants et nous assurer qu'ils ne tuent pas les cellules saines, " explique le professeur adjoint Xu, qui travaille sur le diagnostic du cancer et les systèmes d'administration de médicaments depuis 2004.

"Plus important, notre invention est la première du genre à permettre aux particules de médicament d'être dirigées profondément dans une tumeur en quelques millisecondes. Ils peuvent pénétrer à une profondeur de 50 couches cellulaires ou plus, soit environ 200 micromètres, deux fois la largeur d'un cheveu humain. Cela permet de garantir que les médicaments peuvent atteindre les cellules cancéreuses à la surface et également à l'intérieur du noyau de la tumeur. »

Professeur agrégé de clinique Chia Sing Joo, un consultant principal au centre d'endoscopie de l'hôpital Tan Tock Seng et à la clinique d'urologie et de continence, était l'un des consultants pour cette étude.

Un chirurgien robotique formé et expérimenté dans le traitement de la prostate, cancer de la vessie et du rein, Assoc Prof Chia a dit, "Pour que les médicaments anticancéreux atteignent leur meilleure efficacité, ils doivent pénétrer efficacement dans la tumeur pour atteindre le cystoplasme de toutes les cellules cancéreuses ciblées sans affecter les cellules normales.

"Actuellement, ceux-ci peuvent être obtenus au moyen d'une injection directe dans la tumeur ou en administrant une forte dose de médicaments anticancéreux, qui peut être douloureux, cher, peu pratique et pourrait avoir divers effets secondaires.

Le spécialiste en uro-oncologie a ajouté que si la technologie de NTU s'avérait viable, les cliniciens pourraient être en mesure de localiser et de concentrer les médicaments anticancéreux autour d'une tumeur, et introduire les médicaments profondément dans les tissus tumoraux en quelques secondes à l'aide d'un système à ultrasons clinique.

« En cas de succès, J'imagine que cela peut être un bon traitement alternatif à l'avenir, celui qui est peu coûteux et pourtant efficace pour le traitement des cancers impliquant des tumeurs solides, car cela pourrait minimiser les effets secondaires des médicaments."

Nouveau système d'administration de médicaments

La motivation de ce projet de recherche est de trouver des solutions alternatives pour les systèmes d'administration de médicaments non invasifs et sûrs.

L'échographie utilise des ondes sonores avec des fréquences plus élevées que celles entendues par l'oreille humaine. Il est couramment utilisé pour l'imagerie médicale, par exemple pour obtenir des images de diagnostic.

Aimants, qui peut dessiner et attirer les microbulles, sont déjà utilisés dans des machines de diagnostic telles que l'imagerie par résonance magnétique (IRM).

"Nous cherchons à développer de nouveaux vecteurs de médicaments - essentiellement de meilleurs moyens de délivrer des médicaments avec un minimum d'effets secondaires, " a expliqué le professeur Ohl, un expert en biophysique qui avait publié des études antérieures sur les systèmes d'administration de médicaments et la dynamique des bulles.

« La plupart des prototypes de systèmes d'administration de médicaments sur le marché sont confrontés à trois défis principaux avant de pouvoir réussir commercialement :ils doivent être non invasifs, convivial pour le patient et pourtant rentable.

"En utilisant la théorie des microbulles et comment leur surface vibre sous ultrasons, nous avons pu proposer notre solution qui répond à ces trois défis."

Équipe interdisciplinaire

Cette étude, qui a duré deux ans et demi, impliquait une équipe interdisciplinaire internationale de 12 personnes composée de scientifiques de NTU ainsi que de scientifiques de la City University de Hong Kong et de l'Université de Tel Aviv en Israël. Deux étudiants de premier cycle de la NTU réalisant leur projet de dernière année et un étudiant du programme de stages de recherche d'été (NTU) faisaient également partie de l'équipe.

Avancer, l'équipe adoptera ce nouveau système d'administration de médicaments dans des études sur le cancer du poumon et du foie à l'aide de modèles animaux, et éventuellement des études cliniques.

Ils estiment qu'il faudra encore huit à dix ans avant qu'il n'atteigne les essais cliniques sur l'homme.